通过嵌入式溶剂交换器,快速3D打印细纤维,连续纤维和软纤维

科学领域:

• 生物模拟学和材料科学 材料科学
• 先进的制造业和纳米技术

背景情况:

• 大自然有效地利用纤维结构用于感知和结构目的,如在生物学例子中看到的,如头发和蜘蛛丝.
• 用合成材料复制这些复杂的天然纤维架构带来了重大制造挑战.

研究的目的:

• 为了展示一种新的多喷嘴3D打印技术,用于制造复杂的类似头发的阵列.
• 为了实现微量纤维的高通量生产,精确控制尺寸和材料特性.

主要方法:

• 使用快速溶剂交换过程在高产应力微粒状凝中进行辐射凝固.
• 以5毫米/秒的速度实现连续纤维挤出,直径高达1.5微米,长度高达数十厘米.
• 能够使用各种材料进行打印,其弹性模块从5MPa到3500MPa.

主要成果:

• 在前所未有的速度成功制造了具有自由形状轨迹的3D头发阵列.
• 证明纤维固化速度为2.33微米/秒,比传统方法快得多,防止纤维破裂.
• 展示了该过程在广泛的材料性质中所具有的多功能性.

结论:

• 快速溶剂交换3D打印方法为仿生纤维制造提供了一个快速,可扩展和多功能方法.
• 这项技术具有很大的潜力,可以创建以自然纤维结构为灵感的先进材料和设备.
• 该过程克服了现有技术的局限性,使复制复杂的自然设计用于功能应用成为可能.